炭化物ランプ

カーバイドランプまたはアセチレンガスランプは、カルシウムカーバイド（CaC ₂）と水（H ₂ O）の反応によって生成されるアセチレン（C ₂ H ₂ ）を生成して燃焼させる単純なランプです。^[1]

アセチレンガスランプは、建物の照明、灯台の標識灯、自動車や自転車のヘッドライトとして使用されました。帽子にかぶったり手で運んだりする携帯型アセチレンガスランプは、20 世紀初頭の鉱山で広く使用されていました。現在でも、洞窟探検家、狩猟家、カタフィールによって使用されています。

1892年、トーマス・ウィルソンは、石灰とコークスの混合物から電気アーク炉でカルシウムカーバイドを製造する経済的に効率的な方法を発見した。アーク炉は、反応を促進するために必要な高温を提供する。^[2]カルシウムカーバイドの製造は化学の産業革命において重要な部分を占め、 20世紀に入る前にナイアガラの滝で生産された大量の安価な水力発電の結果として米国で可能になった。 ^[3] 1895年、ウィルソンは特許をユニオンカーバイドに売却した。アセチレンガスを使用した家庭用照明は1894年頃に導入され、自転車用ランプは1896年から導入された。フランスでは、パリの電気技師であるギュスターヴ・トゥルーヴェも家庭用アセチレンランプとガスメーターを製造した。

アメリカで開発された最初のカーバイド自転車ランプは、1900年8月28日にニューヨークでフレデリック・ボールドウィンによって特許を取得しました。 ^[4]別の初期のランプのデザインは、1902年10月21日のミネソタ州ダルースの特許に記載されています。 ^[5] 1900年代初頭、グスタフ・ダレンはダレンライトを発明しました。これは、ダレンの以前の発明の2つ、すなわち基板アガマッサンとサンバルブを組み合わせたものでした。カーバイドランプの発明と改良は数十年にわたって続きました。^[6]

1932年にイリノイ州の炭層メタンガス爆発で炭化物ランプの裸火が原因で炭化物ランプが爆発し、炭鉱労働者54人が死亡したモウェアクア炭鉱災害^{[7]の後、米国の炭鉱では炭化物ランプの使用は減少した。しかし、}ソ連など他の国の炭鉱では炭化物ランプが引き続き使用された。

イキトスの映画館の誕生は、 1900年に カサ・デ・フィエロで最初の映画を映写するための光源としてカーバイドランプが使用されたことから始まりました。

採鉱用または洞窟探検用のランプでは、下部のチャンバー (ジェネレーター) に炭化カルシウムが入っています。上部のリザーバーには水が満たされます。ねじ付きバルブまたはその他のメカニズムを使用して、炭化カルシウムが入っているチャンバーに水が滴り落ちる速度を制御します。水の流れの速度を制御することで、アセチレン ガスの生成を制御します。これにより、ガスの流量とバーナーの炎の大きさが制御され、生成される光の量も制御されます。

このタイプのランプは、光を前方に投射するために、炎の後ろに反射板が付いているのが一般的です。アセチレンガスで動くランプは、明るく広い範囲に光を放ちます。洞窟探検家の多くは、真っ暗な中で周辺視野を良くするため、この焦点の定まらない光を好みます。炭化物と水の反応は発熱反応であり、炎とは関係なくかなりの量の熱を発生します。寒い洞窟では、炭化物ランプの使用者はこの熱を利用して低体温症を防ぐことができます。^[8]

アセチレンは次の反応によって生成される：^[9]

CaC _{2( s )} + 2H ₂ O _{( l )} → C ₂ H _{2 ( g )} + Ca(OH) _{2 ( aq )}

アセチレンは大気中で容易に燃焼します。

2 C ₂ H ₂ + 5O ₂ → 4CO ₂ + 2H ₂ O + Δ H = −1300  kJ/モル

ランプ内の炭化物がすべて反応すると、炭化物チャンバーにはセメントを作るために使用できる消石灰 ( Ca(OH) ₂ ) の湿ったペーストが残ります。これを廃棄物袋に捨てて、チャンバーを再び満たすことができます。

カーバイド照明は、米国の電化されていない農村部や都市部で使用されていました。その使用は 1900 年直後に始まり、1950 年以降も続きました。家の外の容器にカーバイドペレットを入れ、その容器にパイプで水を通し、ペレットに滴らせてアセチレンを放出しました。このガスはパイプで家の中の照明器具に送られ、そこで燃焼して非常に明るい炎を作り出しました。カーバイド照明は安価でしたが、ガス漏れや爆発が起こりやすかったです。

初期の自動車、車、バイク、自転車では、ヘッドライトとしてカーバイドランプが使用されていました。カーバイドから抽出されたアセチレンガスにより、初期の自動車は夜間でも安全に運転できました。拡大レンズと組み合わせた厚い凹面鏡がアセチレン炎の光を投影しました。信頼性の高いバッテリーとダイナモが利用可能になり、メーカーが電灯に切り替えるまで、このタイプのライトが使用されていました。

アセチレンランプは夜間航行用の河川船でも使用されていた。オーストラリア国立博物館には、1910年頃に作られた外輪船PS エンタープライズ号で使用されていたランプが所蔵されており、現在は正常に機能するよう復元され、博物館のコレクションにも収められている。^[10]

夜間の狩猟にも使われます。

初期の洞窟探検愛好家は、まだ軽量の電気照明の利点を持っていなかったので、カーバイドランプを趣味に導入しました。^[11]徐々により現代的な選択肢に置き換えられていますが、かなりの割合の洞窟探検家がまだこの方法を使用しています。^{[引用が必要]}

多くの洞窟探検家は、耐久性と照明の質からカーバイドランプを好みます。カーバイドランプは、かつては電池駆動の装置と比較して燃料質量あたりの相対照度が優れていることから好まれていました。^[要出典]リチウムイオン電池を使用した高輝度発光ダイオード(LED) 照明が登場する前は、カーバイドランプには、鉱夫の電気ランプに比べて 2 つの重要な利点がありました。鉱夫のランプは、標準的な勤務シフトの間持続するように設計されていましたが、大規模な洞窟探検はそれよりはるかに長くなる可能性があるため、カーバイドランプは旅行中に補充することができました。遠隔地で数日間のキャンプを伴う探検では、充電用の電気が利用できない場合があります。このような状況で使用されるランプは、ヘッドセットにフレキシブルパイプで接続されたベルトに取り付けられたガス発電機で構成されます。^[要出典]

アセチレン生成反応は発熱反応であるため、ランプの反応容器は触るとかなり暖かくなります。これを利用して手を温めることができます。炎の熱は、シャツやポンチョを体から引き抜いて排気ガスを流すことで体を温めるのにも使用できます。この技術は寒さに弱い鉱夫によってすぐに発見され、洞窟探検家からは「パーマー炉」というニックネームが付けられました。^{[引用が必要]}

このランプは臭いから「スティンキー」と呼ばれることもある。^[12]

「カーバイドキャンドル」または「スモーカー」と呼ばれる小型カーバイドランプは、ライフルの照準器を黒くしてグレアを減らすために使用されます。アセチレンによって生成される煤けた炎のため、「スモーカー」と呼ばれることもあります。^[13]

• ダレン灯台 – 自動制御アセチレンガス灯台
• 懐中電灯 – 携帯可能な手持ち式電灯
• トラブルランプ – ランプの種類

• クレマー、グレッグ (1987)。『アメリカの炭化物ランプ：アメリカの炭化物鉱山照明のコレクターガイド』。ウェスタンロア出版。ISBN 978-0870260643。
• ポース、ヘンリー（1995年）。『The Miners Flame Light Book』。Flame Publishing。ISBN 978-0964116504。
• カード、ピーターW. (2004 年 10 月)。初期の車両照明。シャイア出版。ISBN 978-0-7478-0585-4。
• ソープ、デイブ（2005年）。『カーバイドライト：アメリカの鉱山最後の炎』ベルガモット出版。ISBN 978-0976090526。

ウィキメディア・コモンズには、カーバイドランプに関連するメディアがあります。

• acethylene.com アセチレンガスランプの手入れとメンテナンスに関する総合ガイド
• カーバイド キャップ ランプのユーザー ガイド。多くの優れた写真とビデオがあります。
• カーバイドランプのデモンストレーション実験：説明とビデオ
• The Carbide Caver 洞窟探検用のカーバイド ランプの歴史、修復、使用に関する Web サイト。